Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОГО ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В АВТОМОРФНЫХ ПОЧВАХ И ИЗМЕНЕНИЕ ИХ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ПОД ВЛИЯНИЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОГО ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В АВТОМОРФНЫХ ПОЧВАХ И ИЗМЕНЕНИЕ ИХ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ПОД ВЛИЯНИЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К.А.ТИМИРЯЗЕВА

ч , И а правах рукописи

Николай Николаевич ПОДДУБНЫЙ, кандидат сельскохозяйственных наук

Л- ЧН56 9

РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОГО ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В АВТОМОРФНЫХ ПОЧВАХ И ИЗМЕНЕНИЕ ИХ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ПОД ВЛИЯНИЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

(Специальность 06.01.03 — почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

МОСКВА —1973

/

Диссертация изложена на 298 страницах машинописи, состоит из введения, 6 глав, заключения и, кроме того, списка использованной литературы и приложений.

Основной экспериментальный материал представлен в 97 таблицах и на 45 рисунках — графиках, вспомогательный — в 78 приложениях (таблицах). Список литературы состоит из 641 работы, включая 49 иностранных.

В диссертации обобщены результаты 'исследований, выполненных автором на -кафедре почвоведения ТСХА за период с 1956 по 1972 г. .

Научный 'консультант — доктор сельскохозяйственных наук профессор И. С. Кауричев.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук А. А, Короткое, доктор биологических наук Ф. И. Левин, доктор сельскохозяйственных наук П: М. Смирнов.

Ведущее учреждение — Горьковский сельскохозяйственный

Автореферат разослан « У, 1973 г.

Защита диссертации состоится /

на заседании Ученого совета факультета агрохимии и почвоведения ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в.ЦНБ академии (10-й корпус).

Отзывы на/ автореферат (2 экземпляра), заверенные 4 печатью учреждения, просим направлять по адресу: 125008, Москва, А-8, Тимирязевская ул., 49, корпус 8, сектор зашиты диссертаций ТСХА.

о Ученый секретарь Совета , . —

Ф. А. Девочкнн.

ВВЕДЕНИЕ

Директивами XXIV съезда КПСС намечено дальнейшее .увеличение производства сельскохозяйственной (Продукции. Реализация пятилетнего плана развития сельскохозяйственного производства связана с рациональным использованием' земельных фондов страны; дальнейшей.химизацией земледелия, мелиорацией почв и внедрением комплексной механизации.

В связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства набор технических средств воздействия на почву быстро расширяется, что обусловливает заметное изменение естественного хода стихийных явлений, проявляющихся в почвах, Их следствием является изменение уровня эффективного плодородия почв. В условиях непрерывно возрастающего разнообразного антропогенного влияния на почву становится весьма .актуальной разработка теория так называемых культурных форм, почвообразования, создания оптимальных моделей высокоплодородных почв.

Изучение генезиса используемых в.земледелии почв представляет важнейшую проблему почвоведения, имеющую исключительное научно-производственное значение. Однако генезис пахотных почв очень слабо затронут исследованиями. В литературе отсутствуют экспериментально обоснованные положения о направлении и темпах 'развития современного почвообразовательного процесса в почва«, используемых в сельскохозяйственном производстве с различной интенсивностью. Ощущается острын недостаток фактических данных о характере, степени и устойчивости изменений в составе и свойствах почв, происходящих под влиянием их сельскохозяйственного использования.

Поэтому целью настоящей работы было исследование некоторых сторон этой большой проблемы. Диссертация посвящена изучению почвообразовательного процесса, протекающего на современном этале развития, пахотных почв, динамике их вещественного состава и свойств.

В работе освещаются следующие основные вопросы, харатс-< теризующие особенности почвообразования и изменения

,-—--Г

свойств почв, используемых в земледелии: I. Особенности биологического круговорота азота м зольных элементов в культурных ценозах. 2. Миграция веществ по профилю пахотных почв. 3. Развитие окислительно-восстановительных процессов в почвах под полевыми культурами. •(. Динамика вещественного состава почв, используемых в .сельскохозяйственном производстве с различной степенью интенсивности. 5. Изменение ионообменной способности почв вследствие производственного воздействия. 6. Влияние современного почвообразовательного процесса ла уровень эффективного плодородия почв.

Указанные вопросы экспериментально разработаны применительно к двум тинам почв — подзолистому и черноземному. Выбор названных типов в качестве объектов исследования объясняется, во-первых, контрастностью проявления естественного почвообразовательного процесса, во-вторых, сосредоточением 70% пахотных угодий страны среди этих почв (Н. Н.'Розов, 1962). • .

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В литературе отсутствует, единство мнений о развитии почвообразовательного процесса-я-пахотных почвах. С. П. Крав-ков (1925), К; М. Смирнова (1946},. В. В. Пономарева (1954, 1964), Л. Н. Александрова -и Л. Л. Короткое (1958), В. Л. Доло--той (1963). А. Л. Ко(Ютков (1970) и др. допус::лют возможность проявления зонального почвообразовательного процесса в пахотных дери оно-подзолистых почвах. А. А. Завалишни и Б. В. Надеждин (1952, 19571, Г. И. Григорьев (1960), А. С. Коновалова (1961, 1967), Л\. Л. Винокуров, Л. В. Колоскова (1969) и др. указывают на развитие а названных почвах дернового процесса. По взглядам .11. Ф. Гаркуши (1956), Ю. А. Ллвсров-ского (1962), Ф. П. Левина (1965, 1972) и др„ иод полевыми культурами на дерново-подзолистых почвах развивается осо- • бый почвообразовательный процесс.

Большинство исследователей черноземных почв (П. Г. Аде-рнхин, 1962; Н. В. Орловский, Н. Г. Рудой, 1965; Н, А. Афанасьева, 1966 и др.), сходятся во мнении, что сельскохозяйственное использование черноземов способствует развитою природного почвообразовательного процесса. Согласно исследованиям А. М. Гринченко, Г. Я. Чосник и О. А. Ч ecu як (1965) при сельскохозяйственном использовании черноземов создаются условия для развития культурного почвообразовательного процесса, выражающегося в росте биологической активности почв.

К. Schmalfuss (1965К О. W. Bklwell, F. D. Hole (1965), М. Стрижемскн (1965) считают, что природный почвообразовательный процесс в пахотных почвах претерпевает коренные нзменення, 2

Обшей особенностью цитированных работ является недостаточное экспериментальное обоснование основных положении, трактующих развитие почвообразования в пахотных почвах.

Изменению состава и свойств почв вследствие земледельческого .я с пользой он»! я посвящена обширная отечественная и зарубежная литература.

Согласно исследованиям С. Н, Алешина и М. Ш. Шаймуха-метова <1962, 1963)1, Н. И. Горбунова* (!964, 1965) минерал отческий состав почв практически не изменяется под влиянием производственного воздействия. , '

Длительное возделывание однолетних культур без систематического применения удобрений вызывает расход органического вещества почв {М. М. Кононова, 1963. 1968; Л. М. Грин-ченко н соавт., 1965; Н. П. Бельчикооа, 1965; В. П. Бугаев и 3. М. Осниовз, 1966; П. Г. Адерихин и Г. Л. Шевченко, 1968; Л. Л. Коротко«. 197(1; I. \Vehrmati, 1967 и др.). При систематическом применении средних диз орган ¡энских удобрении под культуры плодосменного севооборота запасы -гумуса и азота не только сохраняются, но к наблюдается тенденция к пх увеличению (Д. Н, Пряшшпшкоп. 1952; П. Н. Кошельков п 3. М. Оснгювл, 1956; В. П. Егоров, 1960; П. В, Орловский и Н. Г, Рудой, 1965; Г>. Л. Никитин, 1968; К, 5сшпа1-!из:>, 1965; Н. А'пгогце, ,1966; Н. ЭсЬагГ, 1967 и др.). Недостатком большинства работ, посвященных вопросу изменения запасов гумуса и азота в пахотных почвах, является отсутствие исходных* данных и связанная с этим необходимость ьесгк сопоставление с контрольными делянками.

При сельскохозяйственном использовании почв происходят некоторые изменения в составе гумуса. При рациональном использовании дерн опо-нод зол истых почв происходит увеличение суммы Гумилевых кислот, отношения С г, к.: С ф. к. и нсглдро-лнзуемого остатка (М..М. Кононова и соавт;, 1949; В. В. Пономарева, 1954; Ф. К. Воробьев п П. Л1. Смирнов, 1954; Ф. И. Левин, 1959, 1965; П. С. Авдонин и соавт., 1961; А. С, Коновалова, 1961, ^967; Д. С. Фатьянов и Б. А. Никитин, 1970; Рг. Кгеткц$, 1953; К. МеЬгтк, 1955 н др.). Использование дернопо-подзолистых почв без систематического внесения удобрений вызывает увеличение содержания наиболее подвижных соединений гуминовых кислот и уменьшение негидролизу ем ого остатка (А. Д. Коротков, 1957). Освещение характера изменений состава гумуса черноземов не стать однозначно. Некоторые авторы утверждают, что длительное-«использование черноземных почв лод однолетлне культуры без применения удобрений вызывает уменьшение содержания фульвокнелот и расширение отношения С г. к.: С ф. к. по сравнению с целинным аналогом (М. М. Кононова и Н. П.

Бельчикооа, 1065; В. В. Пономарева, А. Т. Николаева, 1965: Н. П. Бельчикова, 1965; П. С. Колтакова, Г. Л. Шевченко, 1966 м лр.). Другие исследователи придерживаются мнения, что. в неудобренных старопахотных черноземах происходит одновременное уменьшение содержания гуминовых кислот и фульвокислот {В. В. Лаврентьев, 1966; П. Г, Адерихин и Г. А. Шевченко, 1968 и др.). Р. Сгегпеу (1963), М. М. Год-лин и М. П. Сонько (1970) считают, что длительное сельскохозяйственное использование черноземов приводит к уменьшению содержания гуминовых кислот и отношения С г. к. :Сф.к.

Представления различных авторов, исследовавших изменения строения и свойств гумуса почв, используемых под пате-вые культуры, не отличаются согласованностью. М. М. Кононова и соавт. (1919), И. С. Кауричев и соавт. (1960), В. Е, Егоров и А. М: Лыкоа (1962) н др, отмечают увеличение оптической плотности гуминовых кислот у систематически удобрявшихся дер но во-подзол истых почв. Ф. И. Левин (195У), Н. С. Авдонин и соавт. (1961) придерживаются противоположной точки зрения, указывая на увеличение количества новообразованных гуминовых кислот, отличающихся более низкой оптическом плотностью^) унавоженных почвах. Н. П. Бельчнкопп (1%5) установила одинаковую оптическую плотность гуминовых кислот унавоженных н неудобряемых дерново-под-зол истых почв. С. Н. Алешин н Е. М. Шафирян (1964), Е, А. Серженту (1968) с помощью инфракрасной спектроскопии нашли незначительные изменения в строении гуминовых кислот окультуренных почв.

Ионообменная способность почв, используемых в сельскохозяйственном производстве, заметно изменяется. Н, Л. Благо-видов (1948), И. Ф. Гаркуша (1955), Ф. И. Левин (1955), Ю. К. Кудзин (1960), П. Г. Адерихии (1964), А. М. Гринчепко ч соавт. (1966), С. А. Воробьев, С. В. Кудрявцева (1970) и др. огмечают, что под влиянием систематического внесения органических и минеральных удобрений происходит увеличение суммы обменных оснований, кол ич сети а поглощенных кальция н магния. При использовании черноземных почв под полевые культуры без применения удобрении происходит значительное уменьшение содержания поглощенных оснований (П. Г. Адерихии, 1964; А, В. Гедымин, И. Г. Побединиева, 1964; А. М, Грннченко и соавт., 1965'и др.)- Большинство исследователей, изучавших запасы различных форм калия, разделяют мнение, что при систематическом внесение органических и минеральных удобрений под однолетние культуры в почтах увеличивается содержание подвижного и необменного калия (Д. В. Петербургский, 1960; И. Г. Абызов, 1964; В. У. Пчел-кии, 1966; И. В. Гулякин и А. В. Кузьменков, 1969; П. Г. Адерихии и А, Б. Беляев.", 1970; А. М. Брашн и Л. И. Трифо-4;

ненкова, 1970; Kaila Armi, 1965;, Beckett P, H. T. etc, 1966 и др.)- Использование почв без применения удобрении приводит к снижению содержания подвижного и необменношогло-щенного калин (Л. М. Грннчонко и соавт., I960; В. У. Пчел-кин, Р. С. Смирнова, 1970; И. В. Гулякнн, О. А. Чуприкова, 1971 и др.).

Изменение количества аммония в почвах, используемых под полевые культуры, меньше освещено в литературе (Л. В. Петербургский и П. Л1. Смирнов, 1964; Л. В, Петербургский и Ю. И, Корчагина, 1964; И. Л, Могилевккна, 19G6; А. В. Петербургский и В.'Н. Кудеяров, 1966). Основные закономерности необменного поглощения аммония в зависимости от окультуренности почв излагаются в работах П. AV. Смирнова н ÍL И. Фруктовой (1962, 1903), А. В. Петербургского н П.М.Смирнова (1964), W. С. Htnmaii (1966). . Проведенные рядом авторов исследования показали, что запасы и формы фосфатов претерпевают изменения в связи с сельскохозяйственным использованием почв. Большинство из них отмечают накопление иг только подвижного, пол валового фосфора в дер ново-подзолистых почвах, используемых при систематическом внесении органических и минеральных удобрений (Л. И. Кораблепа, 1951; Н. Г. Зырин, Н, AV. Грпн-дель, 1961; Л. Л. Короткой, AV. Л. Лаврова, 1966; R. Vacu-lie, 1967 и др.). Почвы, не получающие удобрений, содержат .меньше фосфатов, чем их лесные и удобренные аналоги (С. AV. Драчев,' 1933; В. AV. Клечковскин, Е. Г. Томашев-екая, 1946; Г. И. Григорьев и соавт., 1967 и др.). Использование дерново-подзол истых почв без-удобрений обусловливает уменьшение запасов органических фосфатов и некоторое увеличение содержания минеральных соединений фосфора (П.. А. Дмитренко, 1957; В. П. Прокошев, К. П. Нассонова, 1965; И. В. Гулякин и соавт., 1965; Kaila Armi, 1963, 1964; A. N. Smith, 1965 и др.). Ими отмечается увеличение запасов минеральных фосфатов преимущественно за счет AIrP. В систематически удобряемых дерново-подзолистых почвах накапливаются мобильные органические фосфаты, способные к быстрой минерализации (Н. П. Карпинский, В. Б. Замятина, 1933; Н. М.Триндель, Н. Г. Зырин. 1964, 1965),. Пахотные почвы отличаются меньшим содержанием труднопгдролизуе-мых фосфатов (М. Н, Бурзнгулова, 1959; A. G. Caldwell, С. A. Black, 1958).

Использование черноземных почв при систематическом внесении удобрений способствует значительному увеличению содержания подвижных фосфатов и некоторому накоплению общего фосфора (Э. И. Щконде, 1952; П. Г. Ллерихнн, Е. П. Тихона, 1963; П. Г. Адерихнн и соавт., 1969 н др.). Использо-ьание черноземов без удобрений вызывает потери общего и

подвижного фосфора из кориеобигаемого слоя (А. Л. Лазарев, 1936; А. В. Гедимин, И. Г. Победннцева, 1964; Л. М. Гринченко и соавт,, 196Г» и др.), И. Д. Громыко и соавт. (1958), П. Г.' Лдерихин (1964), Е. Т. Музычкин « Н. И. Болотина (1968) утверждают, что при таком использовании черноземов происходит увеличение содержания подвижного фосфора за счет мобилизации валовых запасов. Применение удобрений на черноземах, вызывает увеличение содержания минеральных фосфатов (П. Г. Лдерихин и Ю. Г. Чурнлина, 1966; Е. И, Тукалова и соавт., 1968; А. М, Гринченко и. соавт.,. 1971 и др.). Под влиянием систематического применения удобрений в черноземах происходит заметное увеличение актив» пых фосфатов (М. А. Винокуров и А. В. Колоскова, 1968; П. Г. Лдерихин, 1970; Н. К. Крупский и соавт., 1970 и др.). Степень подвижности фосфатов в систематически удобряемых черноземах значительно увеличивается (Л. И. Ляхов и соавт., 1968; 3. С. Штейн, 1970).

Обзор отечественной и зарубежной литературы показывает, что отдельные вопросы, связанные с генезисом пахотных почв, изменением их вещественного состава и свойств под влиянием сельскохозяйственного производства изучены недостаточно. Приводимые в литературных источниках экспериментальные материалы, как правило, не обрабатывались статистически, вследствие чего некоторые выводы и положения выглядят недостаточно убедительными.

Глава II, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Исследования современного почвообразовательного процесса и изменений вещественного состава почв под в.тиянием сель-■ скохозяйственного использования проводилЧсь методом сопоставления в пространстве и во времени 14 вариантов почв многолетних опытов. Исследовались 4 группы автоморфных почв, относящихся к восточноевропейской фации таежно-лесной и степной зон. В каждой группе сопоставлялись пахотные ва-• рна)!ты с почвами, находящимися под естественной растительностью (контроль). Почвы внутри групп были строго идентичны в генетическом отношения, а пахотные варианты различались степенью интенсивности н периодом сельскохозяйственного использования. Варианты сопоставляемых лочв (площадью не менее 1 га) располагались в непосредстенной близости друг от друга. На основных ■вариантах продолжительность наблюдений был а.7 и более лет, .

В среднетаежной подзоне изучались сформировавшиеся на , покровных суглинках среднеподзолистые среди есу глинистые почвы Прилузского района Коми АССР (группа А). Исследовались два варианта пахотных почв (экстенсивно используемая— неудобряемэя и огородная — хорошо унавоженная) и

почва ельника зеленомошника. В южнотзежной подзоне исследовались среди есуглнн исты с дерново-подзолнетые почвы, сформировавшиеся на покровных суглинках (группа Б), и почвы,, развитые на двучленных отложениях (группа В). Почвы группы Б расположены в Подольском районе Московской области.* Они относятся к трем вариантам: интенсивно используемые в^ сельскохозяйственном производстве почвы (систематически удобряющиеся средними дозами), бессменно парующие с 1944 г, и неосвоенные почвы березняка травного. Почвы группы В находятся п Рузском районе Московской области. Здесь ■изучались варианты лочв трех систем удобрения, а также неосвоенная почва под ельником. В степной зоне (группа Г) изучались тяжелосуглшшстые черноземы обыкновенные средне-мощные (Лткарский район Саратовской области). Исследовались экстенсивно используемые несистематически удобряемые малыми дозами почвы (варианты новн и старопашни), почва под естественной ковыльно-типчаковой растительностью (целина) и вариант под искусственной древесной растительностью (лесополоса посадки 1921 г., состоящая из ясеня, дуба, вяза и кустарников).

Кроме детального агрочозяйственного описания, в диссертации приводится подробная морфологическая, агрофизическая, .минералогическая н химическая характеристика исследуемых вариантов почв.

При экспериментальной разработке проблемы широко использовались полевые, стационарные и лабораторные методы, а также моделирование.

Целевым исследованиям предшествовало установление пространственной однородности почвенного покрова стационарных площадок. Для оценки степени выравнен ноет и почвенного покрова с каждого варианта в 8—15 точкал, равномерно распределенных по площадке, отбирались образцы (послойно через 10—15 см до глубины 45 см). Результаты анализов обрабатывались статистически. Вычислялись следующие статистические характеристики: X—средняя арифметическая, Б —стандартное отклонение, Зх— ошибка средней арифметической, V — коэффициент вариации, Бх%—относительная ошибка выборочной средней. Выравненность почвенного покрова характеризовалась стандартным отклонением >н коэффициентом вариации (Б. Д. Доспехов, 1968).

Объективному суждению о характере изменений в свойствах почв способствовала статистическая проработка фактического материала, представляющая возможность для обобщения накопленных эмлирнчеекпх данных. Кроме названных статистических параметров, для оценки существенности разности средних показателей свойств ноч-в вычислялся критерий

1 Стьюдента. Разность принималась за существенную, если критерий 1 превышал теоретическое значение для принятой в исследованиях вероятности безошибочного суждения.

Почвенный покров стационарных площадок отличался достаточной выравненностью {коэффициент вариации, как правило, был равен 10—20%). При 5%-ном уровне значимости варианты почв существенно различались но свойствам (табл. 1).

Т а«д ниа I

Характеристика степени ьыравненностн почвенного покрова к оценка существенности разности средних показателей почв стационарных площадок

Показатель Го V«- 1ТЪ1 • «оч» Варианты Глубина, с» X Б БГ V 'Ф

Гучлс <%1 Б Лес '(контроль) Поле 6 БессмснныА пэр 2-12 12-22 0—10 10-20 0-Ю 10-20 3.00 0.94 1.59 1,61 1.23 1,10 0,44 0.27 ' 0.15 0.19 0.11 0.21 0,17 0,10 0,03 0.05 0,03 0.07 14.26 28,72 9,70 11,80 8,94 21,81 Га ел 10.7 1,3

В Лес (контроль) II вэрн>нт систсчи 2-10 10-20 0-10 10-20 4,62 1.57 1.90 1,90 0,36 0.18 0.20 0.16 0.15 0.07 0.С8 0.07 13.43 19,39 18.18 i4.es эГз 1.0

Г Целина (контроль) Нозь Ста рола игка Лесополоса 0-20 0—20 0-25 О—20 6.50 5,18 4,28 5.СГ 0.78 0.55 0.30 0,36 С 20 0 14 О.ОЙ 0,09 12,03 10,00 7.00 6,34 5,3 10.0 6.9

Подвижная РгО$ (мгЛООг почэи) Б Лес (л*онграль) Поле 6 БессжнниЛ пар 2—12 12—22 5-Т6 10-20 0-10 10-20 6.22 2.70 19.23 12.75 3,57 4,69 0.01 0,09 1,39 1,64 0.21 0.30 0.23 0.03 0.40 0.47 0,07 0,11 10.29 3.15 7.22 12.86 5.Р8 6,39 28.3 21.4 11.0 18,1

Г Цел ми (контроль) Н©8Ь Лелжпмоса 0-25 0—23 0-25 5,70 5.10 4.70 0,76 0.34 0,25 0,19 ода о.с6 13.33 6,00 5.31 2,4 5,0

1л=2Л ' („=3.0

С целью определения особенностей современного почвообразовательного процесса проводилось изучение динамики окислительно-восстановительного потенциала (полевым потенциометром ППМ-ЗМ с платиновым и каломельным электродами), влажности (термостатио-весовым методом), подвижных, форм окисносо и за кислого железа в 0,1 н сернокислотной вытяжке по В. Л. Казариновой-Окннной (1938) в модификации

3. Ф, Коп те во fi (1953), pH солепой и родной вытяжки (потенциометр« чески), нитратного и аммиачного азота (колориметрически), воднорастворимого органического вещества по методу Кубеля-Тимана, фосфатов 1 + И и III групп по Чирикову, доступного фосфора в 0,03 и KaSO« (ловторность полевых определений— 3-кратная, аналитическая ловторность—2-кратчая) Режимные наблюдения проводились от 2 до 4 лег на основных стационарных площадках. В течение вегетационного периода исследования выполнялись ежемесячно. Для оценки условий • почвообразования определяли водопроницаемость почв (методом трубок, напор воды 5 см, срок наблюдения 3 часа), их наименьшую влатоемкость — методом заливки площадок (I м1) и объемный вес в образцах с ненарушенным сложением. Повторность— 3—7-кратная.

Для характеристики интенсивности развития современного процесса почвообразования изучалась миграция по профилю почв органических и минеральных соединении методом лизиметрических хроматптрпфических колонок (И. С. Кауртев и П. AI. Нпздрунова, i960). Колонки годичного и двухгодичного циклов уста на влипал ис!» на глубину 30, 50 и 80 см в 2—-4-крат-ной повторности. В качестве адсорбента использовалась окись алюминия для хроматографии. В сорбентах и лизиметрических «одах определяли качественный состав воднор а створи мого ор* ганического вещества и соединений железа, а также состав минеральных веществ лизиметрических вол.

При 'исследовании биологического круговорота элементов в естественных биогеоценозах и агропенозах учитывали фиго-массу и анализировали химический состав растительных образ-нов. Надземную массу определяли методом учетных площадок (площадь— 1—0,25 мг). Учет корневой массы в слое 0—50 см проводился методом монолитов (Н. Л. Качинский, 1925); их размер—25x25x10 см. Повторность — 5—8-кратиая,

Зольный состав растительных образцов определялся по общепринятым методикам (Л. Е. Родин, Н. П. Ремезов, Н. И. Базнлевич, 1968). Изменения вещественного состава авто-морфных почв, различающихся по характеру сельскохозяйственного использования, устанавливали по результатам анализов минеральной и органической частей почв, их физико-химических свойств. Для анализа отбирались образцы по генетическим горизонтам в 6-кратной пространственной повторпости или смешанные (составленные из трех индивидуальных проб).

Валовой состав минеральной части почв и их илистой фракции определялся в сплавах навесок с углекислыми щелочами. Для определения содержания валового калия и натрия почва разлагалась фтористоводородной кислотой. Илистая фракция выделялась по методике Н. И. Горбунова (1960). Мнлералоги-ческий состав илистой фракции определен методом днфферен-

циального термического анализа (ДТА) и рентгеидифракто-метрическим методом. ДТА выполнялся на пирометре Курна* кова ПК-52. Рентгендифрактометрическин анализ выполнен в лаборатории минералогии Почвенного института им. В. В. Докучаева на аппарате УРС-50 И—М.

Общий углерод в почве и илистой фракции определяли по методу И. В. Тюрина в модификации В. Н. Симакова и В. П. Цыпленкова, 1961 (повторность — 6—12-кратная), общин азот — по методу Кьельдаля (повторность 4—6-кратная). Анализ группового и фракционного состава гумуса проводил« по методу И. В.Тюрина в модификации В. В. Пономаревой (1957). Повторность — 6-кратная. Одновременно с составом гумуса изучались подвижные основания и полуторные окислы, переходящие в раствор.при обработке почвы 0,1 н HjSO«. Аминокислотный состав почв и почвенных гидролизатов определяли методом .хроматографии на бумаге. Оптические свойства гуми-новых кислот изучали в видимой части спектра на спектрофотометре СФ-4А (повторность — 3-кратная), Кроме того, оптическую плотность определяли по методу Т. А. Плотниковой и В. В. Пономаревой (1967) на ФЭК-М при длине волны 130 мк. Порог коагуляции гумусовых кислот устанавливали по наименьшей концентрации электролита, необходимой для наступления полной коагуляции раствора (М. М. Кононова, 1963). Чистые препараты гумиповых кислот и фуль во кислот выдели-i ли по методу М. М. Кононовой (1963). Извлечение гумусовых / веществ производили 0,1 н NaOH. Дополнительно выделяли ; препараты гуминовых кислот 2% NH4OH (Б, А. Соломинская и соавт., 1969). Полученные названными методами препараты имели зольность 0,3—1,8%. В чистых препаратах гумусовых веществ определяли;,элементный состав (весовым микрометодом Прегеля в модификации' МГО. Коршун и- И. Э. Гельман, 1949), содержание функциональных^ групп (сумма функциональных групп определялась по С. С. Драгунову, 1951; карбоксильные группы — по Т. А. Кухаренко, 1937). Инфракрасные спектры препаративно выделенных гуминовых кислот и фульвокислот снимали в сервисной лаборатории кафедры ^органической химии ТСХА на спектрофотометре марки IASCO 1 RS (Япония) в диапазоне 4000—600 см"1. •

Коллоидно-химические свойства почв изучались как путем определен-ия емкости поглощения {методом Бобко-Лскннази), суммы обменных оснований (по Каппену-Гнльковицу), состава поглощенных катионов (кальция и магния — по Гедройцу, калия— по Масловой, аммония — в 0,1 н KCl — с использованием фенол я т-гнпо.хл ори тово й реакции, алюминия — по Соколову, натрия — в 0,05 н CH3COONH4 пламеннофотометри-ческн), иеобменнопоглощенных калия (в 2 н HCl, по методике Почвенного института, 1965) и аммония — в вытяжке ■ 1 к 10

НС1-Ы н Нр по методу Бремнерл, модификация В. Н. Кудея-рова, 1965, 1966), так и путем определения фиксирующей способности почв по отношению к калию и аммонию. К+—фиксирующая способность почв определялась при насыщении их калием из расчета 300 мг К1О на 100 г почвы. МН4+ — фиксирующая способность определялась насыщением почв аммонием из расчета 200 мг N на 100 г почвы.

Аналитическая повторность— 2—3-кратная. Кроме того, в почвах определялась гидрсштгческая кислотность (по Кал-пену), рН в I н КС Г-н водной суспензии (потенциометр ически), а также воднорастворимые формы кальция, магния, калия (отношение почва : вода= 1: 5). Повторность определений — 2— 3 и 6-кратная.

Для характеристики анионобменной способности изучались формы фосфатов почв и их сорбцнонные свойства по отношению к Р2О5, Различные формы почвенных фосфатов определялись по следующей методике: валовой фосфор—ускоренным методом К. Е. Гинзбург, Г. М. Щегловой, Е. А. Вульфиус (1963); минеральный и органический фосфор —ло Н. П. Карпинскому, В. Б. Замятиной (1933) и по методу Ф. В. Чирикова (1956); групповой состав органических фосфатов—методом Н. М. Грнндсль, И. Г.Зырина (1965); групповой состав минеральных фосфатов — по методу Чанга-Джексона в модификации Д. Л. Деки н аз и, К. Е. Гинзбург, Л. С. Лебедевой (1963) и мо-либдатиым методом К. Е. Гинзбург, Л. С. Лебедевой (1971); подвижный фосфор —-в 0.2 л соляной кислоте (по Кирсанову), доступный фосфор — по Н. П. Карпинскому и В. Б, Замятиной (1958). Повторность определений — 2—4-кратная.

Поглощение фосфатов почвами, определение емкости поглощения Рг05, кинетика и статика сорбции фосфатов исследовались радиоизотопным методом (В. В. Рачлнскнй и соавт., 1960).

В лабораторных условиях проводилось изучение агрофизических свойств. Удельный вес определялся пнкноиетрнчеоснм методом; гранулометрический состав — методом пипетки (вытеснение поглощенных оснований 0,05 и НС1, кипячение — с едким натрием); гигроскопичность — весовым методом; .максимальная гигроскопичность — по А. Николаеву (1936), почвенная влажности устойчивого завядания -растений — методом вегетационных миниатюр (культуры — озимая рожь и ячмень)^ описанного в работе С, В. Астапова н С. И. Долгова, 1959; набухаемость — по методу А. А1. Васильева (1949) с использованием формулы С. Н. Алешина (А. В; Кузнецов и С. И. Алешин, 1965). Повторность определений — 3-кратная.

Для исследования скорости и характера превращения растительных остатков проводились модельные опыты. Остатки, измельченные до размера 1—2 см, смешивались в отношении

1 :20 с почвообразующей породой и компостировались 6— 18 месяцев при влажности, рапной 60% от капиллярной влаго-емкостк, и температуре 25—30еС.

Через 1, 2, 3 ,6, 9 н 18 месяцев проводился учет остатков, определялся зольный и биохимический состав сохранившегося .растительного материала, содержание в нем углерода и азота, фракционный состав и оптические свойства «гумусовых» веществ. С целью изучения -изменения степени подвижности фосфатов ставился модельный опыт по компостированию почв с известью и навозом. Моделирование использовалось также при изучении сорбционных свойств почв по отношению к фосфатам л .миграционной способности минеральных и органических соединений фосфора (с радиоактивной меткой).

Компостирование в модельных опытах проводилось в 2— 3-кратной повторности.

Таким образом, варианты исследуемых групп почв генетически идентичны. Некоторые различия в свойствах верхних горизонтов обусловлены особенностями сельскохозяйственного использования. Почвенный покров каждой из стационарных площадок отличается удовлетворительной однородностью. Система отбора образцов и принятая в исследованиях новтор-ность позволяет широко применять вариационно-статистическую обработку полученных экспериментальных данных..

Глава Ш, РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОГО ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В ПАХОТНЫХ ПОЧВАХ

В большинстве литературных источников развшие современного процесса почвообразования обосновывается изменениями в составе и свойствах пахотных почв, что не полностью соответствует определению почвообразовательного процесса. По А. А. Роде (1947), почвообразовательный процесс — совокупность явлений .превращения и передвижения веществ н энергии, идущих в верхних слоях коры выветривания. Эти явления, рассматривающиеся как слагаемые почвообразования, разнообразны по своей природе, но протекают во взаимной связи. И. П. Герасимов и М. А. Глазовская (1960) выделяли 10 элементарных почвообразовательных процессов, объединяемых в 3 группы: 1) процессы превращения минеральных веществ, 2) процессы превращения органических веществ, 3) процессы взаимодействия н передвижения минеральных и органических соединений. Л. Н, Александрова (1970) выделила тачче процессы образования оргаио-минеральных соединений различной миграционной способности. С. Г1. Ярков (1956) придавал особое значение сезонным процессам, которые определяют динамику почвообразования. Окислитсльно-восстанови-12

тельные процессы среди прочих рассматривались им как одни из важнейших. Нашими исследованиями затронуты все перечисленные группы элементарных почвообразовательных процессов.

В диссертации приводятся экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что на современном этапе развития пахотных почв процессы превращения минеральных веществ проявляются незначительно.

Превращения органических веществ, обмен элементами между организмами и породой исследозались путем сравнительного изучения биологического круговорота зольных элементов и азота в естественных и культурных ценозах.

Основные закономерности биологического круговорота минеральных элементов в лесных ценозах установлены Н. П. Ре-мезовым (1956, 1959, 1960, 1961), В. Н.Сукачевым и Н. В. Ды-лис (1964). Особенности круговорота зольных элементов и азота в степных травянистых сообществах наиболее подробно исследованы Р. X. Айдинян (1954), Н, И. Базилевнч (1955, 1958, 1962), Л. Е. Родиным, Н„ И. Базилевич (1965) и др. Однако в работах названных авторов отсутствуют сопоставления биологического круговорота минеральных элементов в естественных ценозах и под культурной растительностью. Для таежно-лесной зоны такого рода сопоставления имеются в трудах Ф. И, Левина (1969, 1972). Для условий степной зоны сравни-тельиые исследования биологического круговорота элементов выполнены М, Е. Яковлевой (1959), Л1. Н. Першиной, М. Е. Яковлевой (1960), И. Д. Громыко и соавт. (1964), Е. Т. Музыч-киным, Н. И. Болотиной (1968), Е. В. Кулаковым и Р. Л. Султановым (1971) н др. За исключением работ Л1. Л. Бобрицкой . (1955) и Ф. И. Левина (1972), обмен элементов между куль--4; турной растительностью л почвой рассматривался вне связи с развитием лочвообразовательного процесса.

Под. разными типами растительности происходит различный в качественном и количественном отношениях биологический круговорот веществ. В лесах основная часть фнтомассы заключена в надземных оргзнах (около.80%),-тогда.какветеп-ных травянистых группировках корни составляют более 80% от всей органической массы. По фнтомассс растительность леса в десятки раз превосходит сельскохозяйственные культуры, а в степных лриррдных группировках накапливается в 2—3 раза больше органической массы, чем в посевах культурной растительности (табл. 2).

Культурные ценозы как таежно-лесной, так и степной зон характеризуются активным вовлечением в биологический круговорот всей созданной фнтомассы и заключенных в ней эле*., ментов. В природных биоценозах пассивно удерживается (в древесине, степном войлоке) значительная масса оргапнче-

Таблица 2

Некоторые показатели биологического круговорота элементов в естественных.и культурных ценозах

Показатели крую&орота Грчтоа Б Г.р\г*па Г

в леском 6|!оц£-нлзе * в посевал культ \ рныя растений в стенном биоценозе в посевах к\льт"1>них растениЛ

Общая фитомасса (ц/га) .... 2«) 77-158 210 66-100

Зольних элементов и азота в фи-

точассе {кг/гз} . ...... 2625 521-851 1672 363-759

в том числе: зольных э>лементоп 1666 381—60« 1424 254—609

азота ..... 9№ 135—243 248 109—150

Поступает с ежегодным «падоч

естественной растительности1 н

поел е уборочи ими остатка.« н 73 25—41

культурных.растений (и'.га)' . . 62 21—77

ЗалыШ'Х.элементов 1г азота в гаа- ^

ле и остатках (кг/га) .... 220 156—416 558 151—289

в том числе: зольных элементов 1.13 125—317 475 119—245

азота ..... 67 31-99 20-51

Удерживается (истинный прирост

в лесу, многолетние части стел*

ной растительности) и. отчуж- Ш

дается с урожаем (ц'га) , . . 49 56—107 41—70

Удерживаете» (отчуждается) золь- 322-435 '.¿>71

ных элементов и азота (кг.'га) , 95 200—470

в том числе: зольных элементов 27 2С4—291 91П 135-364

азота ..... 68 104—144 160 63-116

* Сведения по общей фитомассе приводятся- для> березняка травного 42-летнего возраста. 1—11 бонитета .из работы Л. К. Родина н Н. И. В а зиле* ьич (1965),

ского вещества и содержащиеся в ней элементы. Главной особенностью биологического круговорота азота и зольных эле-1 ментов в агроценозах является ежегодное отчуждение с продуктивной частью сельскохозяйственных культур значительной ; органической массы и содержащихся в ней элементов; Вследствие этого для культурных ценозов характерна некомпенсирован ность в цикле отчуждения и поступления азота и зольных V элементов.

В естественых растительных ассоциациях также проявляется некоторая некомпенсированное™ в ежегодном цикле биологического круговорота элементов, обусловленная накоплением фитомассы и содержащихся в ней зольных элементов в многолетних частях растеший.

Круговорот азота и зольных элементов у различных групп культурной растительности характеризуется особенностями, обусловленными структурой фитомассы и неодинаковой золь-

костью отдельных частей растений. Наиболее существенная разница в структуре фитомассы и зольном составе проявляется между зерновыми и пропашными культурами. Если большая часть поступающих в почву органических остатков у зерновых составляется корневой системой, то у картофеля — ботвойг. Клеверо-тимофеечная смесь выделяется среди культурной растительности наибольшим количеством возвращаемого в почву органического вещества {55% фитомассы). Вегетативная часть злаков содержит много меньше азота, чем ботва картофеля. В составе золы ботвы преобладают калий, кальций и магний. Такая закономерность впервые отмечена Ф, И. Левиным (1965). Корни и послеукосные остатки многолетних трав содержат больше азота, кальция, магния и калия, чем послеуборочные остатки зерновых культур.

Поступающие в почву с ежегодным опздом растительные остатки естественной растительности таежно-лссной зоны насыщены зольными элементами в меньшей степени, чем остатки сельскохозяйственных культур: отношение массы поступающих растительных остатков и количества зольных элементов в ней составляет соответственно 41 и 1-5—24. В опаде ковыльно-тнп-чаковой ассоциации эго отношение равно 15, в остатках зерновых,, культивируемых на черноземах,— 18—21. Темпы минерализации и гумификации растительных остатков, поступающих б исследуемые почвы, неодинаковы. Скорость и характер гумификации зависит от химического состава растительных остатков и условий их разложения (Al, М. Кононова, 1943, 1963; Е^З. Теппер, 1957; Л. Н. Александрова и М. Ф. Люжии, 1966; Л. Н. Александрова и В. Ф. Аршавская, 3968; Л. Л. Коротков и М. В. Новицкий, 1968; И. С. Каурнчев и соавт., 1970; D. Kleînhempel, 1967; I. Wehrmann, 1967 и др.).

Результаты модельных опытов показали, что темпы разложения остатков леской растительности и сельскохозяйственных культур, возделываемых яа дерново-подзолистых почвах группы Б, были примерно равными. Вследствие большей насьн щенности основаниями остатков культурной растительности' образующиеся продукты их гумификации были менее кислы-' мн, чем продукты гумификации лесного опада. При гумифнка-1 ции как растительных остатков леса, так л сельскохозяйственных культур преимущественно образовывались «фульвокнело* ты». Максимальное количество последних .накапливалось в по-.. роде при компостировании лесного опада. Продукты гумифи- ; нации растительных остатков из леса и с севооборотного участка по свойствам различались несущественно.

Благодаря близкому химическому составу остатков естественной и культурной растительности, произрастающей на чер-нспечах, продукты гумификации опада природного биоценоза не отличались но фракционному составу и свойствам от ново-

is

образованных «гумусовых» веществ* выделенных при компо* стированни остатков сельскохозяйственных культур.

Миграция органических, органо-минеральных и минеральных веществ по профилю пахотных почв в литературе освещена недостаточно (В. И. Шилова, 1959; И. С. Кауричев, Н. М. Ноздрунова, 1961; Л. Л, Короткое, 1970), особенно примени* тельно к используемым в сельскохозяйственном производстве черноземам. Нами выполнены исследования миграции органических, органо-минеральных и минеральных соединений по профилю пахотных и неосвоенных вариантов почв групп Б, В и Г,

Масштабы миграции органического вещества определяются рядом факторов, и прежде всего общим'содержанием гумуса ' в почве, его подвижностью, количеством и качеством ежегодно ; поступающих растительных остатков, влагообеспеченностью территории и водоп-роницаемостью почв.

По количеству мигрирующего органического вещества интенсивно используемые почвы ноля 6 несколько превосходят лесной и бессменной а рующнй варианты (та<5л. 3),

Таблица 3

Количество органических вешеств, сорбированных хромагографкческимк колонкам» в дерново-n од золистых почвах группы Б (r/v4)

Вариант i м м * о о U зг К V 5 я и = о а U. Л Углерод, горби pi>-ровашшй колонками в 1965—1%6 гг. Угле рол, сорбиро-ровашшй колонками в 1966—1967 гг.

оСшнЬ раствори yui't в 0,1 н H,SO, ОСшу.Ь растворимый в 0,1 и H,SO.

Лес .... А| 21 1,<Х"> 0,47 2,СО 0,51

Да В 40 0,7& 0,34 2.22 0.42

В 83 1,43 0.3Г, 1,42 0.8Ü

Поле 6 . . . Ли 34 2,2t 0,32 4,57 0.25

AjB 60 1.08 0.25 4.10 1.00

В УО 0,77 0.21 3,52 0.У)

Бессменный нар Ли 33 1,18 0.34 3.02 0.95

Л,В Гк1 1.30 0.23 2.« 0,t2

в о:. 1.24 0,34 1,23 0,45

Это хорошо согласуется с накопленными-данными по биологическому круговороту веществ в условиях южной части: Московской области (почвы группы Б): более высокие темпы миграции органического вещества по профилю почвы поля 6 ' обусловливались сравнительно большим поступлением органи-, ческих остатков и повышенным содержанием в них воднорас-.творимых соединений (другие условия миграции в сопостав-" 1С

ляемых вариантах были примерно одинаковы). В почвах группы В наблюдалась такая же закономерность в масштабах миграции органического вещества, как и в почвах группы Б: систематически удобряющиеся почвы отличались несколько большими количествами мигрирующего углерода по сравнению с не освоенными под пашню (тзбл. 4).

Таблица 4

Количество органических вешеств, сорбированных хрома тогра фичес к и м н ^ колонками в дерново-подэодистых почвах группы В" (1965—1%6 тг.У

Вариант к Е * = о «So 'Углерод г/м2 ' Углерод общий.

х- а X. 2во ™ = — е.»™ о S .о О - 3 dt ей «в ■J2

Лес (контрольный вари-анг) Л. 18 I/J7 0.1!) 0.06 20

А3 32 1,15 0.2Г) 0.0» 1Г>

60 1.2« 0,07 0.02 13

В РЗ 1,38 0,19 0,02 и

Пашня.(I вариант (мстечи VJ0C?e. Лп 26 2,23 0,1!) 0.08 23

ний) лгв 10 2,14 О.СО 0.07 2t ,

л>в 52 2,04 0.1 Г» 0.0.1 20 1

в 80 1.С7 0.CW 0.02 tl

Пашнд (Ш вариант сиокчы удой. Лп 30 3.36 0.11 0,13 .74

рений) Л5В 40 4.84 0.06 0,11 48

ЛгВ СО 4.14 0.02 0,06 42

В во 3 22 0.13 0.04 32

Относительно большие масштабы миграции органического вещества в интенсивно используемых почвах (III вариант системы удобрений) объясняется двойным по сравнению с I ва- * риантом внесением навоза в период опыта, а также большим количеством поступающих в почв-у послеуборочных остатков.

Условия разложения растительных остатков на территории Саратовского Правобережья благоприятствуют процессам гумификации. Поэтому в составе гумуса почв группы Г преобладают вещества сложного строения, а подвижные органические соединения составляют небольшую часть. Невысокаяподвиж-кость гумуса и экстенсивное использование черноземов в сельскохозяйственном производстве вместе с недостаточной влаго-обеспеченностью территории обусловили небольшие масштабы миграции органического вещества в почвах группы Г (табл. 5).

Сравнение количества органического вещества, сорбированного колонками различных вариантов почв, позволяет заклю-2 17

Та бл н ц а 3

Количество общего углерода н азота, сорбированное хроматографическими. колонками в черноземах обыкновенных Саратовской области (1967—1969 гг.)

Вариант Гооюоиг Глубина установки колонок, сч С N С: N

г. ч2

Целина........ А, 30 2.23 0,160 14,0

В| 50 1.60 — —

Новы . '....... Л, 30 1.30 0,110 11.8

В, 50 0.70 * 0.023 27.5

Ста ромашка..... Л| 30 0А5 0,070 12.1

50 0.50 0.016 31,3

Лесополоса...... л, 3:» из 0.103 14,5

в. ГЛ 1,23 0,010 31,3

чить, что темпы миграции были несколько выше под естественной растительностью, чем иод культурной. Это обусловлено в первую очередь большим поступлением органических остатков на целине, а также относительно высокими темпами минерализации послеуборочных остатков на пашне. 8-летняя пахотная почва (новь) отличалась большей миграцией органического вещества по сравнению со старопашкой (50-летнее экстенсивное сельскохозяйственное использование). Это объясняется уменьшением общих запасов гумуса в длительно используемых черноземах.

Масштабы миграции органического вещества на целине и под лесополосой были близки между собой.

Из-под горизонта А1 мигрирует больше органических «е-ществ, чем из переходного горизонта. Последнее означает, что значительная часть воднорастворимого органического вещества удерживается в верхнем слое почвы. Мигрирующее из-лод горизонта В органическое вещество отличалось широким отношением углерода к азоту, что свидетельствовало о наличии в его составе безазотистых органических соединений.

Мигрирующее по профилю пахотных и неосвоенных почв органическое вещество различается по составу. Кисл ото растворимые органические соединения в наибольшем количестве сорбируются колонками, заложенными под верхние горизонты почв леса (табл. 3 и 4). Это объясняется сравнительно низкой зольностью органических остатков, поступающих с лесным опадом.

Кроме кислотор а створи мых органических веществ, в составе почвенных растворов лесного варианта содержатся наибольшее количество воднорастворимого углерода. Различия в составе органических веществ лизиметрических вод лесных и пахотных вариантов проявляется также в повышенной концентрации полнфенолов и аммиачных солей н и зком о л екул я р -ных кислот у неосвоенных почв. Лизиметрические воды, кроме органических компонентов, содержат минеральные соединения. В составе лизиметрических вод севооборотного участка содержится повышенное количество всех минеральных компонентов, особенно СаО. Последнее объясняется систем этическим внесением удобрений и периодическим известкованием. Бессменно парующая почва, не получающая удобрений, характеризуется наименьшей концентрацией органических и минеральных веществ в лизиметрических водах.

Почвенные растворы, мигрирующие по профилю дерново-подзолистых почв, содержат прглно-минеральные и минеральные соединения железа. Масштабы миграции железа для условий западной части Московской области тшдиы из табл. 6.

Таблица О

Количество железа, сорбирован нога лрочатогряфическими колонками к дерново-лодюлистых почвах группы В, г/м1 (1Р6о—1966 гг.)

Вариант »— й x о £ й v * о <5 £ я $ Вмтяжка 10% соляной к-ш Вигяжьа 0,1 н ■сер ной кислоты

й <? -Л ь v у о ' ' П 3 3 £ | о л. м ч п = ® г 15 г 5 ад о с V v а

Лес (контрольный вариант) л, 18 0.10 о.ов 0,03 о.а>

л» 32 о.оо 0.06 0,07 0.03

АгВ 60 0,05 о.да 0.04 о.оа

В вз 0.01 0.04 0.03 <1,03

Пашня (I вариант системы Ап 26 0.13 0.02 0.05 следы

удойреняй) ЛвВ 40 0,12 0.00 0.04 МГ

ЛгВ 52 0,10 0.02 0,03 ода

В РО «ет нет »■ег и* г

Шшно (111 вариант системы Ли 30 0,16 0,05 0,03 0,03

удобрении) АаВ 40 0,07 0.07 0.07 0,06

А,В 50 0,03 0,03 нет нс!

В т 0.03 0.03 нгт и« г

В сорбентах колонок из-под пахотного слоя содержится 130—160 мг/мг общего железа. Из нижележащих, горизонтов мигрирует значительно меньше подвижных соединений железа. Большая часть железа передвигается в форме соединений,

прочносвязанных с органическим веществом (для лесного варианта 08—100% от общего количества). В пахотных почвах, удобряемых преимуществен о минеральными туками, железо мигрирует главным образом в минеральной форме (I вариант системы удобрении).

Сезонная динамика некоторых условий почвообразования. Направление процесса почвообразования в значительной степени определяется сезонной динамикой различных его составляющих и, в частности, окисл1гтельно-восстановителышмн условиями, влажностью, аэрацией, температурой л рН.

Изучение сезонной динамики окислительно-таосстаноаитель-ного потенциала в дерново-подзолистых почвах показало, что для всех вариантов и сроков наблюдения ОВП колеблется в пределах 515—530 милливольт, У черноземных почв этот показатель по сезонам года варьировал в пределах -158—598 милливольт. Исследования показали, что сезонная динамика ОВП как пахотных, так неосвоенных автоморфных почв таежно-лесной и степной зон проявлялась в устойчиво окисленных интервалах Eh. Сопоставляемые варианты пахотных и неосвоенных по'ив но характеру увлажнения и температурному режиму различались несу щест вен но. По различным срокам наблюдения лесные почвы характеризовалжь сравнительно большими запасами влаги, чем пахотные. Сезонная динамика влажности у черноземов обыкновенных свидетельствовала о недостаточной обеспеченности водой как полевых культур, так н естественной растительности: в июльский срок влажность пахотного сдоя падала почти до уровня максимальной гигроскопичности. Кислотность дерново-подзолистых почв, интенсивно используемых в сельскохозяйственном производстве, была выражена меньше, чем в лесном варианте. Изме|(ення рН по сезонам года были, несущественны.

Накопленный экспериментальный материал позволяет предположить, что па современном этапе развития почвообразовательного процесса различия между исследуемыми пахотными и неосвоенными почвами носят количественный характер.

Глава IV. ИЗМЕНЕНИЕ ЗАПАСОВ, СОСТАВА И СВОЙСТВ ГУМУСА ПОЧ В- ПОД ВЛ ИЯ H И ЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Развитие современного почвообразовательного процесса находит отражение в изменении вещественного состава пахотных почв. Наиболее существенные изменения под влиянием производственного воздействия претерпевает органическая часть почв.

Изменение запасов' гумуса и^азота в связи с различной интенсивностью сельскохозяйственного использования почв.

В пахотных почвах, использусмых с различно» интенсивностью под полевые культуры, заметно изменяется соотношеате процессов минерализации органического вещества и аккумуляции гумуса. '

Экстенсивное сельскохозяйственное использование авто-* морфных почв обусловливает преимущественное развитие процессов минерализации гумусовых, веществ, вследствие чего запасы гумуса и азога в них значительно снижаются. Уменьшение запасов гумуса и азота находится в прямой зависимости от периода экстенсивного использования почв. У черноземов обыкновенных, используемых иод культуры зериопароподсол-нечного севооборота без внесения органических удобрений в течение 8 лет после распашки целины, произошло снижение запасов гумуса и азота в слое 0—25 см соответственно на 9 и 0,4 т/га, а за 50 лег экстенсивного использования под полевые культуры потерн составили 53 т/га гумуса и 2,4 т/га азота.

Интенсивное использование почв в сельскохозяйственном" производстве способствует уравновешиванию процессов разложения н новообразования гумуса, В зависимости от степени интенсивности использования гумусовый баланс либо уравновешивается, либо становится положительным. Интенсивное использование дер ново-подзол истых почв в 8-польиом севообо< роге с двумя полями трав при внесении средних доз органнче-ских удобрений (в среднем 10 т/га в год) способствует неболь- ' шому накоплению гумуса и азота. Систематическое примене-' нис умеренных доз органических удобрений (в среднем 5— 9 т/га в год) под сельскохозяйственные культуры 9-полыюго севооборота с двумя полями трав не обеспечивает бездефицитного баланса гумуса в дериово-подзолисты« почтах.

В илистой фракции почв группы Б содержится от 29 до 96% гумуса. Значительная часть гумуса пзхотных горизонтов не связана с их мш1еральной частью.

Изменение состава гумуса под влиянием сельскохозяйственного использования'почв.^ Наряду с изменениями в запасах гумуса и азота, пахотные почвы характеризуются некоторыми изменениями фракционного состава гумуса. Исследования состава гумуса, проведенные с использованием статистических методов, показали, что гумус пахотных почв, используемых на среднем агрономическом уровне, сохраняет черты, присущие неосвоенным аналогам. Так, отношение С г. к. : С ф. к. в лесных дерново-нодзолистых почвах равнялось 0,4—0,5, а в их интенсивно используемых аналогах — 0,6—0,7. Следовательно, дли-" телыгое систематическое применение оргашгческих удобрений вызывало некоторое расширение отношения С г. к; ; С ф. к. (табл. 7). По сравнению с лесными аналогами изменения проявлялись у систематически удобряющихся почв в увеличении содержания I фракции гуминовых кислот, а также в накопле-

Фракционный состав гумуса почв группы Б, %

(средние ш 6 пространственных пэвгорностсЛ)

Горизонт Глубина, см С общий i ж С г. к. С остет-ка

Вариант а*: а и— 3 СФ. к.

Лес ........ Ai А г Л* Л,В AjB 2—12 12-22 22-32 32-42 2.54 0,56 0.46 0.20 0.214 0.058 Э.ОЗО 0.023 0,42 0.47 0,51 0.51 1,04 0.09 0,16 0.06

Иоле'6- (интенсивное использование) ......... Лп » л*в Ú-10 10-20 20-23 2S—36 0,97 1.03 0.99 0.S1 0.Ш2 0.000 0,073 0.OS9 0,65 0.63 0.58 0.65 0.35 0.37 0.XÍ 0,20

Бессменный «ар...... Лп » Л;В 0—1С 10-20 20-И 0.Ш 0,72 0.75 0.« 0,054 0,063 O.OGI 0,052 О.Зо 0.12 о.г. о.п 0.15 0.20 0.23

нии гумусовых веществ, прочно связанных с минеральной частью. У экстенсивно используемых в земледелии черноземов отношение С г. к.: С.ф. к., и »прошв, несколько сокращается п связи с увеличением периода использования. Если в верхних горизонтах черноземов, развивающихся под естественной растительностью, С г. к,: Сф. к.= 1,76—2,22, то у старопахотных черноземных почв оно уменьшается до 1,68. Гумус почв, находящихся в течение 44 лет под лесными посадками, по групповому составу сходен варианту целины (табл. 8). Длительное

Таблнпа 8

Фракционный состав гумуса почв группы Г, %

(средние то 6 пространственны* поэторностей)

Вариант Горизонт Глубина, см С оба н и и и- я С г. к. С Ф. к. С остатка

Целина......... А, 0-23 3.70 олз 2.22 1,3!

Ai 25-32 2,81 о.да 1.76 0.97

В| 32 -51 1.81 0,03 1.51 0.57

Новь.......... .'Vin 0 -25 2.93 О.П 1,96 0.74

Ai 25 -32 2.59 0.09 1.79 0.76

В, 32 -54 1,96 0.03 1,54 0.56

Стат-опашкз........ Ап 0 —25 2,62 0,12 1,69 0.60

А, 25 —32 2.32 0.08 1.68 0,59

В, 32 —49 1,69 0,03 1.21 0.4О

0-25 3.14 0,20 2,06 0.76

At 25- —32. 2.73 0,11 1.74 0.íss

В, 32 -46 1.81 0.04 1,19 0,58

использование черноземов без применения органических удобрений вызывает уменьшение содержания подвижных фракций гуминовых кислот.

Существенные различия во фракционном составе гумуса дерново-подзолистых лесных и интенсивно используемых почв-/ при уровне вероятности 0,95 установлены для общего углерода, ■ С I н III фракций гуминовых кислот и углерода 1а фракции ; фульвокислот. Для остальных фракций гумусовых веществ' различия по вариантам оказались несущественными (табл. 9).

Таблица 9

Оценка существенности разности. средних показателей фракционного состава гумуса почв группы Б ^ ф пср 6 пространственные поэтотшостчм)

В а о и- Я'Н ты

Пока- Сопостав- Поле 6 (интенсивнее ноталыэоваште)! Бессменный' пэр

затель составл ляем н Гг Лет Ли Л,В

пмка w У л ваг;гэкг о Ъ СО о ЧУ о «

EL У 1 о о Я £ 1 о т-

С СбШИЙ Лес Поле С 65.1 16.8 12,3 13.!> 77,0 11,6 5,7 11.0 6.7 5.5 9,7 4.1

с I Лес Иоле С 3-1,8 11.8 I8.G 168 38.2 8.1 1.8 10.0 14,7 3.9 7.4 9.1

гуминовых кислот II Лес Поле 6 0 ia 5,3 89 3.7 3,7 3.1 5,0 0.7 6.0 7.3 1,5

ш Лес Поле 6 8.5 18.5 25.8 12.2 40.3 И,7 7,1 П.4 10.3 15.5 4.6 75.0

С фульзо-кнс.тот 1а I Лес Поле 6 Лес Поле 6 2U.2 31,5 6.6 7.2 1.5 9.9 9,3 16.9 16.5 5,1 2.6 4.8 1.4 5.1 12,8 5.5 7,0 5.5 9,7 0.6 12.!» 3,5 19.1 0,7

II Лес Поле 6 22.0 3..V 4.0 8,2 21.7 2,8 1.0 2,5 1.6 2.4 6.4 1.8

Ш Лес Поле 6 7,9 0.3 0.6 8.1 11,5 3.5 2.1 2.1 2,9 6,7 6.4 1.5

Наиболее удовлетворительные результаты, характеризующие существенные изменения во фракционном составе гумуса при экстенсивном использовании черноземов, получены для общего углерода, С II фракции гуминовых кислот, отношения С г. к. :Сф.к. (табл. 10). Изменения во фракционном составе гумуса происходят, главным образом, в пахотном слое. Различия по вариантам для подпахотного горизонта были несущественны. Под влиянием, сельскохозяйственного использования

происходят некоторые изменения в групповом и фракционном составе гумуса илистых частиц, а также активного ила дерново-подзолистых почв.

Таблица 10

Оценка существенности разности средних показателей фракционного, состава гумуса целинных (Х]\ я пахотных (Х2> почв группы Г

(пэ 6 пространственны« ■поаторностям)

Показатель состава гумуса . 0—25 см 25—12 см

Вариант Х,-Х, V «*

С общи Л Ноеь .... Старопашьа . . . Л c-cono.ro с а . . 0.77 1.08 0,56 4,1 5.0 4.0 0.22 0.4Э 0.08 0.7 1.7 0,3

С И фракции гчминович КИС-Л1М Новь .... Отагои англ я . , , Лч'со:шл01 л . . 0.26 0,46 О.Ш 2.6 5.0 2.1 0,05 0.15 ООО 0.1 1,5 0,7

С г, к. СФ. ь. Новь .... Сгаро-г|аиг*а , . . Лесополос» . . 0 21 0.51 0.14 0/) 2.1 0,6 п 0.01 ООН о.ге 0,2 0.4 0.1

Результаты изучения свойств гумусовых веществ пахотных почв. Длительное сельскохозяйственное использование на среднем агротехническом уровне как дерново-подзолистых, так и черноземных^ почв не вызывает значительных изменений в химическом составе и структуре гумусовых веществ. При отсутствии существенных различий между вариантами в суммарном количестве функциональных групп ясно проявляется тенденция к увеличению содержания карбоксильных групп в ип-тенснвно используемых дерново-подзолистых почвах, тогда как длительное экстенсивное использование в сельскохозяйственном производстве черноземов приводит к некоторому снижению содержания групп СООН.

Гумусовые вещества, выделенные из почв, илистых и коллоидных частиц интенсивно используемых вариантов группы Б, отличаются более высокой оптической плотностью по сравнению с неосвоенным. Гуяиповые кислоты экстенсивно используемых черноземов характеризуются повышенной оптической плотностью по сравнению с целинными почвами.

Систематически удобрявшиеся дерново-подзодистые почвы сохраняют .высокую степень дисперсности гумусовых веществ, ^обусловливающую повышенные, пределы порога коагуляции. Гумпновые кислоты экстенсивно используемых черноземов ха-24

рактеризуются значительной конденсированностью, проявляющейся в низких порогах коагуляции.

Таким образом, запасы гумуса и его состав существенно из-'* меняются при сельскохозяйственном использовании почв, )

Глава V. ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПАХОТНЫХ ПОЧВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИНТЕНСИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ .

Поглотительная способность пахотных автоморфных почв как в отношении катионов, так и в отношении анионов претерпевает изменения, характер и выраженность которых находятся в зависимости от степени интенсивности сельскохозяйственного использования,

Изменение катионообменной способности почв под влиянием производственного воздействия; Емкость поглощения катионов и сумма обменных оснований увеличиваются в верхпнх\ горизонтах интенсивно используемых почв. Экстенсивное ис-\ пользование автоморфных почв вызывает уменьшение емкости ] поглощения.

Интенсивное использование подзолистых и дерново-подзолистых почв в сельскохозяйственном производстве обусловли« вает накопление в их верхних горизонтах подвижных и необ-| менных форм калия, а также аммония. Общая емкость фикса-" ции этих элементов увеличивается по вариантам интенсивно используемых почв (табл. 11, 13). По содержанию подвижных

Таблица- 11

Содержание калия.и его дополнительная фнксаина в почвах группы Б

Чмт КгО na IDO г, абс. сухой ггоч&ы}1

\ Вариант г. с у 2 ™ = 5 Я ^ я ™ £ 3*§ »= о о [ - es И А 113 5 = 2 Sis '5 te £ 1 3 § 1— со X и ж rj Я s S etS о ? » 3 S * gis О t-e-

Лес (контрольный ва- А, 10-20 2340 6 79 51 130

риант) ....... AiB 3&—V6 2560 13 155 &а 253

Поле 6 (интенсивно ис Ля о-до 2160 27 140 % 336

пользуемая почза) . . А*В 36—Í6 2460 17' l,ril 1Ш 254

Бессменный нар .... Ап о-зо 2 tCX) П I0t 82 1S6

A¡B 37—47 2SI0 10 150 '97 217

форм калия экстенсивно используемые подзолистые и дерново-подзолистые почвы не уступают неосвоенным аналогам вследствие перехода части необменного калия в обменную форму. Экстенсивно используемые черноземы отличаются меньшими запасами подвижного и необменного калия ло сравнению с целинным вариантом {табл. 12).

Таблица 12

Содержание кадия н его дополнительная фиксация в почвах группы.Г

(«г К1О на 100 г. абс. с\*ой иочаы)

Вариант й * я и 2 « 5 * 5 «о £ £ **■« ^ о « О г^ га £Э о . о г» ~ 1.x * .ж £-х -ч о а ~ в С » а •г ■ 3 я С "О г ■ь 5 ^ з о п N л зс ^ П ж л 3 ** « Ш

Целина (контроль« и ¡1 Л, 2-12 1100 34 236 77 333

вариант) *...... Л, 12-22 1200 26 279 93 372

в, 36—46 1200 23 257 121 378

Ноэь........ Ла 0-24 1700 21 237 122 339

Л1 24—34 1680 22 233 144 377

В, ♦1—.11 1700 22 225 149 377

Ствропашкз ..... Лп 0-2? иго ЭО 235 84 Ш'

Л| 23-33 »320 24 127 383

в, .43—« 1250 21 217 129 376

Таблица 13

Содержание аммония и его дополнительная фиксация в лочаах группы В.

(.иг М—МН4 на 100 г. ейс, сух эй- лочаы^

Вариант М . X Я Б * с. э « о £ « С к & ."¡«о 1-1 ы ^ 8° к та 5 т га .г а .я х.ч: л 5 . О -В * О « . £ X к & * .5 3 к — X к ? г Р ¿■3 з ё к

Лес (контрольный вариант) ...... л, ДгВ 10-20 36-46 40 20 2.17 0.95 4.33 З.ЗГ> 4,92 13,61 9.25 21.16

Поле. 6 (интенсивно используемая почва) , . Ли ЛгВ 0—30 36—46 110 ЬГ> 1,00 1.65 6.« 0.20 12.37 17,21 22.00 23,41

Бессменный пар .... Л^В 0-30 37-47 57 35 1.65 1,70 5,60 5.0Г> 10,78 13.61 16.33 18.66

Экстенсивно используемые автоморфные почвы характеризуются более высоким содержанием необменного аммония, чем

неосвоенные аналоги. Последние отличаются менее выраженной способностью к дополнительной фиксации аммония и пониженной общей емкостью фиксации М-¡МН( (табл. 14).

Таблица 14

Содержание аммония и его дополнительная фиксация в почвах группы Г

(иг М— .ЧН< на 100 г. абс. сухой почвы)

Вариант я Я •к сз. г ж £ « Ш w ■■ = £ ? «о £ 5 к ь г: « VJ Um я ш а * я са ш з »=: ® х • Ж X <L> О 8 5 , 4 я Я * * la^ X 1С 5 S <з г 0 я Л 5 те ~ q tj Ч a S О 5 г 0 4.«

Целина (контрольный а, 2—12 320 1.75 5,85 12,40 18.25

вариант)..... Л, 12-22 2 ГО 3.45 7.CS' 15.20 22.25

в, 36—46 1« 2.35 5,25 18.83 24,(W

Иозь........ Ли 0-24 260 2.20 7,05 21.53 28,58

А, 24-34 270 1,30 5.20 25.30 30,50

• В, 41-51 140 1.00 6.25 24.66 30.51

Ста ромаш ка...... Ли 0-22 220 3.70 7,40 16.01 23.41

А, 23—33 210 3.00 8.10 23.65 31.75

В, 33—48 160 2.25 7.75 25.08 32.83

В диссертации приведены результаты определения форм и дополнительной фиксашш калия, а также аммония но профилю почв групп А, Б, В, Г до глубины 130—150 см, которые свидетельствуют, что в нижних горизонтах всех исследуемых вариантов, почв способность к дополнительной фиксации К+ и N—NH4 выражена наиболее сильно.

Таблица 15

Содержание фосфора в почвах группы Б

.(лет PzQs на 100 г. абс. сухой почвы)

Вариант «ч г аг. о ¿л .hi . о 4 о ч са fe б О ¥ Л —J Гоуттпы по HlTP'HKOBV

1+П Ш

Лес (контрольной ва- А, 0—3 181 72 1CD 7 23

риант) ....... А|-Аз 3-21 78 23 55 2 21

A j В 21—45 72 5 67 2 15

Поле 6 (интенсивно ис* Лп 0-15 128 44 84 8 23

пользуемая почва) . . Ла 15—ЗС ■ 123 40 88 8 23

ASB 30-45 112 9 103 3 17

Бессменный нар .... Ал 0—15 too 42 64 2 21

Ait 15-30 100 45 61 2 21

AjB 30-45 84 14 70 2 21

Формы л сорбция фосфатов прм различном сельскохозяйственном использовании почв. Вследствие длительного применения удобрений в условиях рационального севооборота и высокой агротехники в пахотном горизонте дерново-подзолистых почв несколько увеличивается валовое содержание фосфора, значительно возрастают запасы подвижных фосфатов и степень их подвижности. Групповой состав фосфатов интенсивно используемых дерново-подзолистых почв характеризуется заметным преобладанием минеральных фосфатов над органическими и большей степенью насыщенности гумуса фосфором (табл. 15).

Общее содержание фосфора, а также его органических форм уменьшается в старопахотных, вариантах экстенсивно используемых черноземов по сравнению с целинными аналогами. Количество подвижных и доступных фосфатов в верхних горизонтах старопахотных черноземов, наоборот, несколько увеличивается (табл. 16).

Таблица 16 Групповой состав фосфатов в почвах группы Г '(мг PiQj на 100 г. гбс. cyxoii почвы)

1- «Ч Группы по Чирикову

Взравнт о s X а о ч о

о, о (- л 12 я ег I+1I III IV V

Целина (контроль- л, 2 — 12 103 5.0 3.6 f.O.G 20,9

nuit вариант) . . л. 1~2-22 83 4.6 3.8 59,3 13,1

в, 36-46 8Г, 4,5 3.1 37.2 40,2

Новь....... Лп 0-24 90 6,5 4,2 41.3 33.0

AL 24—34 75 5.3 4.2 . ' 29.7 33.8

Bf 41-51 00 4.9 3.6 21,8 46.7

Стзропашка .... Лп 0-22 06 3.9 5.5 45,3 31.3

Л, 23-33 87 3.3 4.2 1)0 on p. ite on p.

Bt Î8—43 83 3,0 3.7 не опр ne onp.

В диссертации приводятся результаты анализов фракционного состава минеральных фосфатов почв гругагБ'и Г и фракционного состава фосфорорганических соединений.

Интенсивно используемые в сельскохозяйственном производстве почвы отличаются значительным увеличением в Лп общего количества активных фосфатов преимущественно за счет кислых и разноосновных фосфатов кальция и магния, а также фосфатов алюминия. Систематическое применение органических удобрений вызывает у дерново-подзолистых почв увеличение содержания фосфора кислоторастворнмых гумусовых веществ.'

Экстенсивно нслолыуемые п сельскохозяйственном производстве дерн оно-подзол истые почвы содержат в пахотном слое несколько меньше подвижного фосфора и минеральных фосфатов по сравнению с неосвоенными почвами. Фракционный со стад фосфорорганическнх соединений бессменно парующих дсрново-под зол истых почв отличается сравнительно высоким содержанием фосфора фулытокислот.,Длительное экстенсивное использование черноземоз проявляется в замети-ом уменьшении содержания активных фосфатов и фосфорорганическнх соединений.

Сорбипя фосфатов в пахотных горизонтах дерново-подзолистых почв выражена лучше, чем в верхнем слое лесного варианта. Кинетика сорбции фосфатов почвами в зависимости от интенсивности сельскохозяйственного использования изменяется несущественно. Внесение в почвы навоза способствует увеличению содержания изотопнообменных форм фосфатов.

Из результатов дизиметрических и модельных опытов следует, что при интенсивном исполюовотши почв увеличиваются масштабы миграции Р2О5 за пределы кор необита ем ого слоя. По степени внмывзния фосфатов сопоставляемые варианты дерново-подзолистых почв располагаются в убывающем порядке: интенсивно используемая почва, бессменный нар, лес, В составе мигрирующих фосфатов органо-минеральные соединения значительно превосходят минеральные.

В процессе компостирования почв с навозом и известью (без дополнительного в-несення растворимых фосфатов! степень подвижности фосфора понижается. Унаюоженные окультуренные почвы отличаются от лесных и освоенных повышенной растворимостью фосфатов, которая постепенно снижается к концу периода компостирования (80 дней). Внесение извести на фоне внесенного растворимого фосфора сопровождается в начале ком тестировали я снижением степени подвижности фосфатов в Ап интенсивно используемой почвы и последующим повышением ее по сравнению с контролем.

Глава VI. ВЛИЯНИЕ СОВРЕМЕННОГО ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА НА УРОВЕНЬ ЭФФЕКТИВНОГО ПЛОДОРОДИЯ АВТОМОРФНЫХ ПОЧВ

Современный почвообразовательный процесс оказывает существенное влияние на баланс элементов питания сельскохозяйственных культур и, следовательно, на урожайность последних.

Баланс питательных элементов в почвах, занятых культур' ной растительностью. При интенсивном использовании почв увеличиваются расходные статьи баланса — биологический вынос н потерн элементов при миграции.

Возмещение теряющихся из почвы элементов зависит как от особенностей севооборота, так и от количества удобрений, вносимых под отдельные культуры сезооборота. Систематике, ское внесение средних доз органических и минеральных удобрений (навоза 10 т/га,^Р^К« в год) под культуры 8-поль-ного севооборота с травами способствует уравновешиванию •баланса большинства элементов в дерново-подзолистых почвах при получении на них урожаев зерновых в 25—30 ц с га (табл. 17).

Табл (гка 17

Баланс азота и зольных элементов в дерно ао-подаолисты х почвах группы Б за ротаиню 8-польного плодосменного севооборота

(кг/га V

Статья баланса

N

Са

К

Всего выносн гСч м п^чш Всего посгуггает в почв\ , Баланс........

1070 12!» +2Н

746 710 -Ж

ЛСЭ 34» -16

1546 -2С9

218

34» -ИЗО

238 1№

Благодаря биологической (фиксации азота под клевером и систематического применения удобрений азотный баланс и севообороте был устойчшво положительным (-г27 кг/га в год). По калию балзнс складывался явно отрицательно (—33 кг/га в год), тэк как Оологический вынос этого элемента травами и картофелем далеко не компенсировался удобрениями и послеуборочными остатками.

В условиях экстенсивного использования черноземов под однолетние культуры биологический вынос элементов возмещался преимущественно за счет поступающих послеуборочных остатков (удобрения вносились несистематически: N35 — под озимые и Р4— под все культуры). В связи с этим баланс питательных элементов был отрицательным^ (табл. 181, а урожайность сельскохозяйственных культур сравнительно невысокой (15—25 ц/га зерновых).

Повышение урожайности полевых культур на черноземах при уравновешенном балансе питательных элементов в почве

^Таблица 18

Баланс азота и зольных элементов в черноземных почвах группы-Г за ротацию 8-П0Льного зернопароподсолнечного севооборота

'(кг/га)

; Статья баланса К Р

Всего выносится из гхиеы . . . Всего поступает в почву .... 869 393 —490 451 152 —299 120 61 —09

может быть достигнуто систематическим внесением высоких доз удобрений на фоне достаточной водообесиеченностн- выращиваемых растений.

В диссертации приводятся результаты определения нитратов и фосфатов, свидетельствующие, что существенных различий в обеспеченности сельскохозяйственных растений питательными элементами по фазам развития по вариантам опыта выявить не удалось.

Изменение агрохимических свойств почв во времени и пространстве.

Современное почвообразование, протекающее под культурной растнтельностью, обусловливает изменение агрохимических свойств почв.

Получены статистически обработанные сравнительные данные по изменению агрохимических свойств почв во времени (для группы Б — за 20 лет, группы В — за 18 лет, группы Г — за б лет). Кроме того, в диссертации приводятся данные изменения свойств "пахотных почв в сравнении с их неоовоеннымн аналогами.

За 18-летнин период использования дерново-подзолистых почв под культуры плодосменного севооборота при систечати-

Т а бл и на 19

Оценка существенности разности средних показателей агрохимических свойств Лп почв группы В за 1951 (Х^ и 1969 (Х|) гг.

I вариант . II вариант III вариант

систечы удобре- системы удобре- системы удобре-

Покате.]» ний ний НИИ

XI—X, 1ф Ч Ч

Г>Н СОЛС-ВОЙ ВЫТЯЖКИ . . 40.83 3.3 +0.50 2.4 +0.65 2.3

Гидролитическая кислот-

ность (мг-жв/100 г поч. •

вы)....... —1,80 (.1 -1.70 3.3 — 1,67 3,4

Подвижный Д1 (мг/100 г

«кты!..... —1.38 с.о —1.37 6.0 —1,36 6.6

С\\г«л обменных основа-

ний {М(»кв/1(Ю г поч*

;вы)........ ' 1 2.63 1.6 + 2.51 2,0 4 3.а.=» 2.5

Степень насыщенности

основаннялк» _ , +18,5 2.8 + 17.2 3,4 +16,6 3.0

ОбщиЛ углерод, % , . -0.03 0.7 -0.06 1,9 -0,16 3.5

Подвижная!

(гчг/100 г почвы) , . , + 2,2!) 3.8 4 2,30 3.2 — 1,05 1.0

Подвижный КгО

(мг/1С0 г почвы) . . . + 10.39 5.6 + 15.43 6.0 + 12,10 5,2

и=2,2; и!-3,2.

ческом применении средних доз органических и минеральные удобрений произошло существенное улучшение комплекса агрохимических свойств {табл. 19).

Приобретаемые дерново-подзолисты.1!«! почвами положительные изменения в агрохимических свойствах устойчиво сохраняются лишь в первые годы после прекращения опытов — в течение последующих 5—8 лет эти признаки нивелируются иод влиянием применения одинаковой системы удобрений. Статистически доказуемое улучшение агрохимических свойств пахотных дерноио-подзолистых почв по сравнению с неосвоенными аналогами отмечалось лишь для слоя 0—30 см (при 1% уровне значимости). Продолжительное использование почз под полевые культуры без систематического применения удобрений вызывает существенное ухудшение их агрохимических свойств.

Даже непродолжительное экстенсивное использование черноземов под зерновые и пропашные культуры вызвало отрицательные изменения их агрохимических свойств (потеря гумуса, подвижного фосфора и других питательных элементов). Выявленные за короткий срок лспольдовлния изменения в свойствах почв были несущественными при 5% уровне значимости. Однако установленная тенденция объективно отражает характер изменений в свойствах черноземов, используемых под полевые культуры без систематического применения удобрений (табл. 20). ■

Таблица Г!)

Оценка существенности разности средних показателей агрохимических свойств Ап старопахотных черноземных почв группы Г за 1963 и 1969 гг.

|06Д Г 1ЭОТ :г.

Показатель Хг-.Ч,

Гум\с (%)....... Легкогидголкзуечкй азот (мг/)00 г лочвы)> .... Подвижная РзО^ (мг/100 Г почвы)...... . 4,722*0.33 3.71 ±0.26 4,37 1,663±0,12 У 81 ~0ЛГ> 3.21 ±0,26 —0.037 40.10 -1,16 0.1 0.2 1.6

Содержание легкогидролизуемого азота через 6 лет ла уровне исходного количества объясняется постоянным освобождением подвижных форм азота при минерализации гумусовых веществ. ' .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

I. Почвы, как открытые целостные материальные системы, находятся в непрерывном обмене энергией и веществом с организмами, материнской породой и атмосферой. Эта совокупна

лость явлений обмена, составляющая главную особенность почвообразовательного процесса, характерна как для почв, развивающихся под естественной растительностью, так н для почв, используемых под падевые культуры.

В пахотных автоморфных почвах современный почвообразовательный процесс наиболее отчетливо проявляется в превращении органических веществ, обмене элементами между ' растительностью н породой, миграционной способности продуктов почвообразования, а также в сезонной динамике окислительно-восстановительных условий. По сравнению с природным проявлением почвообразовательный процесс под культурной растительностью претерпевает некоторые изменения, выраженность которых зависит, главным образом, от степени интенсивности сельскохозяйственного использования почв,

2. Аккумулятивно-элювиальный характер почвообразова-1 ния у пахотных дерново-подзол истых иочв ярко выражается в превращениях и миграции органических веществ. Аккумуляция органических веществ в пахотном слое дерново-подзолистых почв, как следствие разложения и гумификации пожнивных и корнезых остатков сельскохозяйственных культур, а также органических удобрений, наблюдается лишь в условиях высокой итенсивного {«огородного») использования почв, то есть при длительном поступлении в почву больших количеств высокозольных (насыщенных основаниями) растительных остатков.

Сельскохозяйственное использование дерново-подзолистых почв на обычном для современных агроэкономических условий уровне интенсивности (то есть при рациональном чередовании * полевых культур и систематическом внесении средних доз органических л .минеральных удобрений, соблюдении не обходи-1 мых агротехнических правил), не сопровождается существен-, ной аккумуляцией органического вещества. Использование дерново-подзолистых почв лод полевые однолетние культуры без систематического внесения удобрений (то есть экстенсивно) сопровождается преимущественным развитием процессов минерализации гумуса и снижением его содержания.

В пахотных черноземах, используемых на невысоком агро-э кон омическом уровне, гумусоаккумулятивный процесс выражен менее ярко, чем в почвах, развивающихся под естественной растительностью, вследствие уменьшения количеств поступающих органических остатков и усиления темпов их .минерализации. Использование черноземов на среднем агроэконо-мическом уровне способствует установлению динамического равновесия между процессами гумификации органических остатков и минерализации гумусовых веществ.

3. Накопление в (почвах гумусовых веществ и аккумуляция зольных элементов связаны с проявлением биологического кру-

3 лз

говорота веществ в различных биоценозах. Биологический круговорот азота и зольных элементов в культурных ценозах и естественных сообществах различается ло масштабу и характеру. Природные биоценозы таежно-лесной и степной зон характеризуются накоплением значительной части фитомассы и заключенных в ней элементов, принимающей пассивное участие в биологическом круговороте (древесина, ,степпой войлок), Агроценозы отличаются активным вовлечением в круговорот всей созданной фитомассы и заключенных в цей элементов. Из почв, занятых полевыми культурами, ежегодно отчуждается с урожаями растений значительная часть органического вещества и содержащихся в нем зольных элементов, вследствие чего биологический круговорот в агроценозах компенсирован ^в меньшей степени, чем в естественных биогеоценозах.

Отдельные группы сельскохозяйственных растений характеризуются своеобразием обмена элементов с почвой. С послеуборочными остатками зерновых и зернобобовых культур возвращается в почву значительно меньше азота и зольных элементов, чем у кормовых культур (травосмеси). Разложение органических остатков нолевых культур, возделываемых на иод- золистых и дерново-подзолистых почвах, протекает в присут-^ ствии большего количества оснований по сравнению с опадок ' лесной растительности. Последним объясняется образование '„менее кислых продуктов гумификации при разложении остатков культурной растительности и заметное ослабление элювиального воздействия их на почву.

Продукты гумификации остатков культурной и естественной растительности степной зоны по свойствам различаются несущественно.

4, Проявление элювиального процесса в пахотных почвах подзолистого типа также находится в прямой зависимости от степени интенсивности их сельскохозяйственного использования.. Наличие в почвенных растворах, мигрирующих с нисходящим током воды, агрессивных продуктов гумификации растительных остатков, обусловливает возможность проявления оподзоливания при различных степенях интенсивности сельскохозяйственного использования подзолистых почв. Выраженность оподзолнвания может быть охарактеризована составом почвенных растворов и масштабами миграции органических, органо-минеральных и минеральных соединений. Масштабы миграции органических, органо-мннеральных и минеральных соединений увеличиваются в интенсивно используемых подзолистых и дерново-подзолистых почвах по сравнению с неосвоенными аналогами, тогда как миграция веществ у экстенсивно используемых лочв выражена меньше, чем у лесных.

Состав лизиметрических вод интенсивно используемых почв отличается большей общей концентрацией веществ. При отно-

сительно высоком содержании органического вещества лизиметрические воды интенсивно используемых почв содержат в своем составе несколько меньше подвижных гумусовых кислот, полифенолоа, а также ннзкомолекулярных органических кислот по сравнению с растворами лесных аналогов. Лизиметрические воды экстенсивно используемых дерново-подзолистых1 почв характеризуются меньшим, чем у интенсивно используе-^ мых вариантов, содержанием органического вещества, но' большей концентрацией подвижных гумусовых веществ и нелетучих органических кислот, принимающих активное участие и процессах подзолообразования. Лизиметрические воды из, почв, используемых интенсивно, содержат больше, чем раство- > ры из экстенсивно используемых и неосвоенных почв, неагрессивных веществ — органо-минеральных и минеральных соеди- ' нений кальцин и магния — при почти одинаковой концентрации железоорганичоскнх соединении и органо-минеральных комплексов алюминия. Следовательно, развитие подзолистого процесса в пахотных почвах таежно-лесиой зоны ослабляется но мере нарастания степени интенсивности нх сельскохозяйственного использования.

5. Для пахотных черноземов характерны небольшие масштабы миграции вниз по профилю органических, органо-минеральных и минеральных веществ. Особенности биологического круговорота (вььсокая зольность поступающих в почву растительных остатков, условия их разложения н специфическая микрофлора) способствуют новообразованию гумусовых веществ, отличающихся высокой конденсированностью. Подвижные органические соединения составляют незначительную часть гумусовых веществ, образующихся в пахотных черноземных почвах.

• Масштабы миграции продуктов почвообразования в экстенсивно используемых черноземах обыкновенных зависят от периода возделывания культурной растительности: с увеличением возраста пашни уменьшается общее количество мигрирующих по профилю почв органических, органо-минеральных и минеральных веществ. По составу лизиметрических вод неосвоенные и пахотные черноземы различаются несущественно.

6. Окислительно-восстановительные процессы в различных вариантах пахотных автоморфных почв таежно-лесной и степной зон отличаются сезонной устойчивостью и выравненностью характеризующих их показателей (ОВП, содержание окисленных и восстановленных соединений железа, марганца, азота). По сезонам года в пахотных дерново-подзолистых и чернозем-пых почвах господствуют аэробные условия.

7. На современном этапе развития почвообразовательного - процесса различия между почвообразованием, протекающим

под естественной и культурной растительностью, носят колнче-

сгвенный характер, В культурных ценозах сохраняется природный (зональный) процесс почвообразования, претерпевающий изменения в зависимости от характера и интенсивности .сельскохозяйственного использования почв. Выявленные изменения не дают оснований для утверждения о проявлении в па-[хотных почвах, используемых на среднем агроэкоиомическом (.уровне, особого почвообразовательного процесса. На более высоких ступенях интенсивного использования дерново-подзолистых почв можно прогнозировать качественные изменения 1 в почвообразовательном процессе — смену аккумулятиано-элювиального процесса гумусоаккумудятивным. Развитие этого качественно иного почвообразовательного процесса, по-видимому, возможно при существенных изменениях круговорота элементов, обусловленного длительным сбалансированным внесением органических и минеральных удобрений, улучшением водно-воздушного и микробиологическскго режимов. На качественно новом уровне использования черноземных поче можно прогнозировать прогрессивное развитие дернового процесса, улучшение пищевого режима и прежде вссго оптимальной влагообеспечеиности.

8. Отдельные комлоненты почв л процессе сельскохозяйственного использования претерпевают изменения. Выраженность последних обусловлена степенью интенсивности использования почв в производстве и является следствием развития современного почвообразовательного процесса. Использование автоморфных почв на среднем arpo экономическом уровне _ не приводит к существенным изменениям в содержании и со-"ставе минеральных соединений. Минералогический и валовой химический состав пахотных вариантов почв по сравнению с целинными аналогами изменяется несущественно. Интенсивное использование дерново-подзолистых почв не только способствует уравновешиванию гумусового баланса, но и приводит к небольшому накоплению гумуса и азота в почвах. Экстенсивное использование как дерново-подзолистых, так и черноземных почв вызывает статистически доказуемые потери гумуса и азота из пахотного слоя, обусловленные преимущественным развитием процессов минерализации органического , вещества прн возделывании однолетних сельскохозяйственных 1 культур. Гумус пахотных почв сохраняет черты, присущие не-t освоенным аналогам. Интенсивное сельскохозяйственное не» *" пользование почв способствует несущественному увеличению отношения Сг. к,: О]), к., тогда как при экстенсивном использовании проявляется тенденция к уменьшению этого отношения.

Свойства гумусовых веществ претерпевают незначительные изменения под влиянием сельскохозяйственного использования почв. Гумусовые вещества пахотных н неосвоенных аналогов от,

характеризуются близкими показателями химического состава и однотипным строением.

Ионообменная способность почв под влиянием сельскохозяйственного использования претерпевает значительные изменения, обусловленные процессами накопления и минерализации органических коллоидов.

9. Существенное улучшение комплекса агрохимических свойств почв (при 5% уровне значимости) достигается длительным систематическим применением средних доз удобрений в сочетании с введением рационального севооборота и поддержанием благоприятных окислительно-восстановительных условий.

10. Уровень эффективного плодородия почв находится в связи с количественными изменениями почвообразовательного процесса, обусловленными степенью интенсивности сельскохозяйственного использования. Несмотря на контрастность условий проявления природного почвообразовательного процесса, основное направление использования авгоморфных пахотных почв как таежно-лесной, так и стенной зон одинаково: а) поддерживание бездефицитного баланса гумуса, азота и зольных элементов путем введения рациональных севооборотов и систематического внесения удобрений; б) создание благоприятного водно-воздушного режима и активизация микробиологической деятельности.

11. Стационарные комплексные исследования современного почвообразовательного процесса открывают возможности научного прогнозирования направления почвообразования под культурной растительностью в конкретных бнокл и магических и агрохозяйственных условиях.

На основе экспериментальных материалов, характеризующих особенности почвообразования, объективно оценивается уровень плодородия, существенность изменений состава и свойств пахотных почв.

Создаются предпосылки направленного регулирования почвообразовательного процесса в сложившихся гидротермических условиях с помощью комплекса агробиологических, агрохимических и мелиоративных *мероприятий, разра-ботки теоретической модели почвы, наделенной максимально благоприятными агрономическими свойствами.

Список основных опубликованных работ автора, отражающих содержание диссертации

I. Плодородие целинных и залежных земель. «Земледелие», 1956, «Чв 10 (соавторы,Е.' В, Кулаков, Л. П. Мершин, Н. П. Панов, Л. А. Зенин, 3. Ф: Коптева).

2. Пншевон режим и степень окультуренности почв учхоза «Муммовское» Саратовской области. Доклады ТСХЛ, 1965, ВЫП. 103;

3. Влияние длительного окультуривания на состав гумуса дерново-под зол истых пылевато-суглннистых почв. Известия ТСХЛ, 1967, вып. 1 (соавтор В. И. Михайлина).

4. Окислительно-восстановительные условии дерново-подзолистых пылевато-суглннистых.почв в зависимости от степени их освоенности. Доклады .ТСХЛ, 1968, вы-и. 133 (соавтор В, II. Мнхайлина)1.

5. О миграции Органического вещества в дерново-подзолистых почвах Московской области. Доклады ТСХЛ, ¡968, вып. 144 (соавтор В, И, Михайлина).

6. Минералогический состав подзолистых и черноземных почв различной степени окультуренности. Известия ТСХЛ, 1969, вып. 2 (соавтор В. Г. Дикарев).

7. Содержание и состав гумуса в обыкновенных черноте мах Правобережья Саратовской области под разннмг угодьями. Доклады ТСХЛ, 1969, вып. 149 (соавтор 3. П. Ки-рюхина).

8. Аминокислотным состлп дерново-под.юлиегых почв западной части Московской области. Доклады ТСХЛ, 1969,-бып. 154 (соавтор Г. М. Крлпцовп).

, 9. Влияние ^мелиоративной обработки на влажность дерново-подзолистых пыл свато-су глинистых почв и урожайность сельскохозяйственных культур. Известия ТСХЛ, 1969, вып. 6 (соавтор Б. В. Заболотнов).

10. О проявлении современного почвообразовательного процесса в пахотных дерново-подзолистых почвах. Доклады ТСХЛ, 1969, цып. 154 (соавторы Г. М.. Кравцова, В. Г, Дика-рев, Л. В. Павлнхнна).

П. Формы и кинетика сорбции фосфатов в дерново-подзо-лнетых пылевато-суглннистых почвах разной степени окультуренности. Известия ТСХЛ, 1970, вып. 2 (соавтор Л. В. Павли-хииа^. ' .

12. Пространственная однородность гумусированности дер-иовочподзол истых почв разной степени окультуренности. Доклады.ТСХЛ, 1970, вып. 160 (соавтор М; В. Литвиненко).

13, Содержание доступных и изотопнообменных фосфатов в дер но во-подзолистых почвах разной степени окультуренности. Доклады ТСХА, 1970, вып. 160 (соавтор А. В. Павлихила).

14» Содержание калия в подзолистых почвах в зависимости от их минералогического состава и степени окультуренности. Доклады ТСХЛ, 1970.еып. 160 (соавтор В. Г, Дикарев).

15.. Влияние минералогического состава почв различной степени окультуренности на фиксацию калия и аммония. Тези-38-

сы докладов IV Всесоюзного делегатского съезда почвоведов. Книга И, часть И, Ллма-Лта. 1970, (соавтор В, Г. Дикарев).

16. Изменение свойств дерново-подзолистых почв под влиянием удобрений в условиях севооборота. Известия ТСХА, 1971, вып. 1 (соавтор Г. М. Кравцова).

17. Изменение фракционного состава гумуса при окультуривании дерново-подзолистых л ылсвато-сугл инистых почв. Доклады ТСХЛ, 1971, вып. 162 (соавтор М. В. Литвиненко).

18. Фракционный состав гумуса дерново-подзолистых сред-несуглинистых почв западной части Московской области. Доклады ТСХЛ, 1971, выя. 162 (соавтор Г. М. Кравцова).

19. Рентгеноднфрактометрическне исследования илистой фракции почв различной степени окультуренности. Доклады ТСХА, 1971, вып. 162 (соавторы В! Г. Дикарев, Б; П. Градусов).

20. Изменение состава гумуса дерново-подзолистых пыле-вато-суглинистых почв в результате окультуривания. Известия ТСХА, 1971, вып. 4 (соавтор М. В. Литвиненко).

21. Фракционный состав гумуса илистой фракции пахотных и целинных дерново-подзолистых пылевато-суглинистых лочв. Доклады ТСХА, 1971, вып. 169 (соавтор М. В, Литвиненко).

22. О миграции воднорастворимого органического вещества в пахотных и целинных черноземах обыкновенных. Доклады ТСХЛ, 1971, вып. 169 (соавтор 3. П. Кирюхниа).

23. К вопросу о превращении гумуса при сельскохозяйственном использовании почв. Доклады ТСХЛ, 1971, вып. 172;

24. Подвижность фосфатов дерново-подзолистых почв разного сельскохозяйственного использования. «Агрохимия», 1972, Xs 10 (соавтор А. В. Павлихпна),

Материалы диссертации были доложены на

1. Научных конференциях ТСХА (1967, 1968, 1969, 1970, 1972).

2. ill межвузовском совещании по проблеме «Научные основы рационального использования лочв черноземной зоны СССР и пути повышения их плодородия» (Кишинев, 1968К

3. Научно-методическом совещании но проблеме «Интенсивное окультуривание дерново-подзолистых почв» (Москва, почвенный институт, 1969).

4. 11 .межвузовской конференции почвоведов, агрохимиков и земледелов Волго-Вятского региона (Горький, 1971).

5. Четвертом Всесоюзном делегатском съезде почвоведов (Алма-Ата, 1971), * '

Объем 2'/г п. л. Заказ 1513, Тираж 200

Типография Московской с-*, ака-деми-и ш. К,,А. Тимирязев а 125008, Москва, А-8, Тимирязевская ул., 44